Универсальное Зарядное Устройство (Лягушка)

Устройство и принцип работы защитного контроллера Li-ion/polymer аккумулятора

Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC.

Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.

Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки («банки») на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.

На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.

Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути «мозг» контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 — ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 — это MOSFET-транзисторы.

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.

Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.

Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.

Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.

Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку. А тот (FET2), что подключен к выводу OC (Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство). Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.

Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.

Защита от перезаряда (Overcharge Protection).

Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.

Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection Voltage — V_OCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора. Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release Voltage – V_OCR) из-за саморазряда. Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.

Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.

Защита от переразряда (Overdischarge Protection).

Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection Voltage — V_ODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.

Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).

Тут есть весьма интересное условие. Пока напряжение на ячейке аккумулятора не превысить 2,9 – 3,1V  (Overdischarge Release Voltage — V_ODR), нагрузка будет полностью отключена. На клеммах контроллера будет 0V. Те, кто мало знаком с логикой работы защитной схемы могут принять такое положение дел за «смерть» аккумулятора. Вот лишь маленький пример.

Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер — G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов — KC3J1.

Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.

При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.

Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к «внешнему миру», то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (V_ODR).

Тут возникает весьма резонный вопрос.

По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить «банку» аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда — FET1?

Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.

Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-P, G2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда — Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.

Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время — несколько часов.

Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6. О том, как это сделать, я уже рассказывал здесь.

Именно этим методом мне удалось восстановить Li-polymer 3,7V аккумулятор от MP3-плеера. Зарядка от 2,7V до 4,2V заняла 554 минуты и 52 секунды, а это более 9 часов! Вот столько может длиться «восстановительная» зарядка.

Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания. Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки. При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Самовосстанавливающийся предохранитель.

• Электронный трансформатор.

• Ионистор.

• Цена: 2.3$

Доброго времени суток. Начну свой обзор с предыстории. Достался мне практически бесплатно смартфон jiayu g2. Решено было отдать этот смартфон дочке для развлечений дома, вместо планшета. Проблема была в том, что разъём micro usb у смартфона был не рабочий, а паяльщик из меня никакой. Решено было купить универсальное зарядное устройство. Главным критерием была цена. Выбор пал на устройство с USB разъёмом. В пути устройство было около 2-х недель. Пришло, как обычно, в жёлтом пакетике с пупыркой. Само устройство было в картонной коробке.

Само устройство изготовлено из чёрного пластика. На лицевой части есть дисплей. Показывающий уровень заряда аккумулятора. Заряд показывает в четыре позиции (100%, 75%, 50%, 25%). Так же предусмотрены 2 контакта для зарядки, и выдвижная панелька на пружинке, для фиксации аккумулятора. Преимущество в том, что заряд аккумулятора покажет без подключения к розетке. На тыльной стороне указанны технические характеристики устройства. На одном из торцов предусмотрен разъём USB. Сила тока на разъёме USB маленькая. Само устройство с зарядкой аккумуляторов справляется, но заряжает очень долго (около 4 часов заряжает батарею на 2000 Mah. Недостатки: -Долгое время зарядки аккумуляторов. -Слабая сила тока на USB. -В комплект нет переходника на наши розетки. Преимущества: -Цена. -Компактность -Информативный дисплей В целом, если учесть цену, к покупке рекомендую. Со своей главной задачей справляется. Что не так, заранее прошу прощения. Всем удачи!$0.82Перейти в магазин Понравились мне мелкие микросхемы для простых зарядных устройств. покупал я их у нас в местном оффлайн магазине, но как назло они там закончились, их долго везли откуда то. Глядя на эту ситуацию, я решил заказать себе их небольшим оптом, так как микросхемы довольно неплохие, и в работе понравились.Описание и сравнение под катом.Я не зря написал в заголовке про сравнение, так как за время пути собачка могла подрасти микрухи появились в магазине, я купил несколько штук и решил их сравнить.В обзоре будет не очень много текста, но довольно много фотографий.Но начну как всегда с того, как мне это пришло.Пришло в комплекте с другими разными детальками, сами микрухи были упакованы в пакетик с защелкой, и наклейкой с названием.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Данная микросхема представляет собой микросхему зарядного устройства для литиевых аккумуляторов с напряжением окончания заряда 4.2 Вольта.Она умеет заряжать аккумуляторы током до 800мА.Значение тока устанавливается изменением номинала внешнего резистора.Так же она поддерживает функцию заряда небольшим током, если аккумулятор сильно разряжен (напряжение ниже чем 2.9 Вольта).При заряде до напряжения 4.2 Вольта и падении зарядного тока ниже чем 1/10 от установленного, микросхема отключает заряд. Если напряжение упадет до 4.05 Вольта, то она опять перейдет в режим заряда.Так же имеется выход для подключения светодиода индикации.Больше информации можно найти в даташите, у данной микросхемы существует гораздо более дешевый аналог.Причем он более дешевый у нас, на Али все наоборот.Собственно для сравнения я и купил аналог.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Но каково же было мое удивление когда микросхемы LTC и STC оказались на вид полностью одинаковыми, по маркировке обе — LTC4054.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Ну может так даже интереснее.Как все понимают, микросхему так просто не проверить, к ней надо еще обвязку из других радиокомпонетов, желательно плату и т.п.А тут как раз товарищ попросил починить (хотя в данном контексте скорее переделать) зарядное устройство для 18650 аккумуляторов.Родное сгорело, да и ток заряда был маловат.В общем для тестирования надо сначала собрать то, на чем будем тестировать.Плату я чертил по даташиту, даже без схемы, но схему здесь приведу для удобства.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Ну и собственно печатная плата. На плате нет диодов VD1 и VD2, они были добавлены уже после всего.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Все это было распечатано, перенесено на обрезок текстолита.Для экономии я сделал на обрезке еще одну плату, обзор с ее участием будет позже.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Ну и собственно изготовлена печатная плата и подобраны необходимые детали.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.А переделывать я буду такое зарядное, наверняка оно очень известно читателям.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Внутри него очень сложная схема, состоящая из разъема, светодиода, резистора и специально обученных проводов, которые позволяют выравнивать заряд на аккумуляторах.Шучу, зарядное находится в блочке, включаемом в розетку, а здесь просто 2 аккумулятора, соединенные параллельно и светодиод, постоянно подключенный к аккумуляторам.К родному зарядному вернемся позже.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Спаял платку, выковырял родную плату с контактами, сами контакты с пружинами выпаял, они еще пригодятся.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Просверлил пару новых отверстий, в среднем будет светодиод, отображающий включение устройства, в боковых — процесс заряда.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Впаял в новую плату контакты с пружинками, а так же светодиоды.Светодиоды удобно сначала вставить в плату, потом аккуратно установить плату на родное место, и только после этого запаять, тогда они будут стоять ровно и одинаково.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Плата установлена на место, припаян кабель питания.Собственно печатная плата разрабатывалась под три варианта запитки.2 варианта с разъемом MiniUSB, но в вариантах установки с разных сторон платы и под кабель.В данном случае я сначала не знал, какбель какой длины понадобится, потому запаял короткий.Так же припаял провода, идущие к плюсовым контактам аккумуляторов.Теперь они идут по раздельным проводам, для каждого аккумулятора свой.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Вот как получилось сверху.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора. Ну а теперь перейдем к тестированиюСлева на плате я установил купленную на Али микруху, справа купленную в оффлайне.Соответственно сверху они будут расположены зеркально.Сначала микруха с Али.Ток заряда.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Теперь купленная в оффлайне.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Ток КЗ.Аналогично, сначала с Али.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Теперь из оффлайна.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Налицо полная идентичность микросхем, что ну никак не может не радовать :)Было замечено, что при 4.8 Вольта ток заряда 600мА, при 5 Вольт падает до 500, но это проверялось уже после прогрева, может так работает защита от перегрева, я еще не разобрался, но ведут себя микросхемы примерно одинаково.Ну а теперь немного о процессе зарядки и доработке переделки (да, даже так бывает).С самого начала я думал просто установить светодиод на индикацию включенного состояния.Вроде все просто и очевидно.Но как всегда захотелось большего.Решил, что будет лучше, если во время процесса заряда он будет погашен.Допаял пару диодов (vd1 и vd2 на схеме), но получил небольшой облом, светодиод показывающий режим заряда светит и тогда, когда нет аккумулятора.Вернее не светит, а быстро мерцает, добавил параллельно клеммам аккумулятора конденсатор на 47мкФ, после этого он стал очень коротко вспыхивать, почти незаметно.Это как раз тот гистерезис включения повторной зарядки, если напряжение упало ниже 4.05 Вольта.В общем после этой доработки стало все отлично.Заряд аккумулятора, светит красный, не светит зеленый и не светит светодиод там, где нет аккумулятора.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Аккумулятор полностью заряжен.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.В выключенном состоянии микросхема не пропускает напряжение на разъем питания, и не боится закоротки этого разъема, соответственно не разряжает аккумулятор на свой светодиод.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Не обошлось и без измерения температуры.У меня получилось чуть более 62 градусов после 15 минут заряда.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Ну а вот так выглядит полностью готовое устройство.Внешние изменения минимальны, в отличие от внутренних. Блок питания на 5 /Вольт 2 Ампера у товарища был, и довольно неплохой.Устройство обеспечивает тока заряда 600мА на канал, каналы независимые.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Ну а так выглядело родное зарядное. Товарищ хотел попросить меня поднять в нем зарядный ток. Оно и родного то не выдержало, куда еще поднимать, шлак.Микросхема для зарядного устройства Li-Ion аккумулятора.Резюме.На мой взгляд, для микросхемы за 7 центов очень неплохо.Микросхемы полностью функциональны и ничем не отличаются от купленных в оффлайне.Я очень доволен, теперь есть запас микрух и не надо ждать, когда они будут в магазине (недавно опять пропали из продажи).Из минусов — Это не готовое устройство, потому придется травить, паять и т.п., но при этом есть плюс, можно сделать плату под конкретное применение, а не использовать то, что есть.Ну и в тоге получить рабочее изделие, изготовленное своими руками, дешевле чем готовые платы, да еще и под свои конкретные условия.Чуть не забыл, даташит, схема и трассировка — скачать.Надеюсь, что мой обзор был полезен и интересен. 🙂 $0.82Перейти в магазинЭту страницу нашли, когда искали: микросхема awa3 m41a, схема включения микросхемы ay 5 9156, микросхемаmcp73891, type4723132 shema, 7113 микросхема подключение, kcf 7113 pdf, hc 2018 t907, микросхема ао1063 что это, микросхема m944, микросхема на 58330е . характеристики . схема включения, mphj 9428 зарядка схема, ht3582d купить в москве, микросхема decc1020229j, datasheet t145a67zi, даташит 38yc561rb, tm3p9454xx v05, блоки питания на dp3773a схемы, микросхема d755088n, зарядное устройство модель sl06-04-11q, 6899 микросхема, микросхема a6168m, t/tcdz0001 2016, m58659p схема включения, dw01 p даташит на русском, ic22ab

Вас может заинтересовать

Товары по сниженной стоимости

Комментарии: 8

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.Используемые источники:

• https://go-radio.ru/sxema-kontrollera-litiy-ionnogo-akkumulatora.html
• https://mysku.ru/blog/aliexpress/44163.html
• https://www.kirich.blog/obzory/49-mikroshema-dlya-zaryadnogo-ustroystva-li-ion-akkumulyatora.html